JP2014008451A

JP2014008451A - 金属製触媒担体の製造方法

Info

Publication number: JP2014008451A
Application number: JP2012146495A
Authority: JP
Inventors: Olivier Fournier; オリビエフルニエ
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-20
Also published as: EP2679320A1; US20140000077A1; CN103506169A

Abstract

【課題】ハニカム体の外筒への密着時に、意図した以上にハニカム体のセルに過大な変形が生じたり箔に損傷が発生したりするのを防止できる金属製触媒担体の製造方法を提供する。
【解決手段】
金属製触媒担体の製造方法は、波状の金属箔、平板状あるいは小波状の金属箔、および外筒をそれぞれ用意する準備工程と、これら箔を重ねた状態で多重巻してロール状のハニカム体を形成するハニカム体形成工程と、ハニカム体の外径より大きい内径を有する外筒にハニカム体を遊嵌する遊嵌工程と、ハニカム体を遊嵌した状態の外筒を、この外側から内側に向けてハニカム体および外筒に圧力を同時に加えてこれら絞り込むことで、ハニカム体の外縁部分を塑性変形させて外筒に密着させるようする絞り込み工程と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、自動車の排気ガスを浄化するため等に使用される金属製触媒担体の製造方法に関する。

金属製触媒担体は、エンジンから排出される排気ガスに対する通気抵抗が小さいことからエンジンの孔出力化に適しており、かつ金属担体としてのハニカム体がその外筒と直接接合され保持部材が不要であることから小型化が可能となるため、よく使用されている。

このような従来の金属製触媒担体の製造方法としては、特許文献１に記載のものが知られている。
この従来の金属製触媒担体の製造方法では、波状の金属箔と平板状の金属箔とを重ね合わせた状態でこれらを多重巻きしてロール状のハニカム体を形成し、その後、内面にセレーション形成用の突部を有する複数割りした割型を用いてハニカム体の外周を径方向内側に加圧することでハニカム体の外周面をセレーション形状にする。続いて、このセレーション部を設けたハニカム体を外筒にこの軸方向に沿って圧入していくことで金属製触媒担体を得るようにしている。

特開２０１０−１７６０５号公報

しかしながら、上記従来の金属製触媒担体の製造方法には以下に説明するような問題がある。
上記従来の金属製触媒担体の製造方法は、外周にセレーション部を形成したハニカム体を均等に縮径させながら外筒内に圧入して行って収容させることを狙って発明されたもので、良好な圧入を可能とするものの、この場合、ハニカム体の外筒への圧入は、軸方向に圧力を加えていくことで、セレーション部を軸方向最先端側から半径方向および軸方向の両方に変形させていくので、セレーション部は意図したほどには均一に縮径されず、また応力集中が発生して、意図した以上にセルに過大な変形が生じたり基板の箔に損傷が発生したりしてしまうといった問題が発生する。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ハニカム体の外筒への密着時に、意図した以上にハニカム体のセルに過大な変形が生じたり箔に損傷が発生したりするのを防止できるようにした金属製触媒担体の製造方法を提供することにある。

この目的のため、請求項１に記載の本発明による金属製触媒担体の製造方法は、波状の金属箔、平板状あるいは小波状の金属箔、および外筒をそれぞれ用意する準備工程と、
波状の金属箔および平板状あるいは小波状の金属箔を重ねた状態で多重巻してロール状のハニカム体を形成するハニカム体形成工程と、
ハニカム体の外径より大きい内径を有する外筒にハニカム体を遊嵌する遊嵌工程と、
ハニカム体を遊嵌した状態の外筒を、この外側から内側に向けてハニカム体および外筒に圧力を同時に加えてこれらを絞り込むことで、ハニカム体の外縁部分を塑性変形させて外筒に密着させるようにする絞り込み工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明の金属製触媒担体の製造方法は、
請求項１に記載の金属製触媒担体の製造方法において、
ハニカム体形成工程と遊嵌工程との間に、ハニカム体の最外周部に溝部を形成する溝部形成工程を備えた、
ことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明の金属製触媒担体の製造方法は、
請求項２に記載の金属製触媒担体の製造方法において、
溝部の溝がハニカム体の中心軸に平行である、
ことを特徴とする。

請求項１に記載の本発明の金属製触媒担体の製造方法にあっては、ハニカム体を遊嵌した状態の外筒を、この外側から内側に向けてハニカム体および外筒に圧力を同時に加えてこれらを絞り込むことで、ハニカム体の外縁部分を塑性変形させて外筒に密着させるようにしたので、ハニカム体の外筒への密着時に、意図した以上にハニカム体のセルに過大な変形が生じたり箔に損傷が発生したりするのを防止できる。

請求項２に記載の本発明の金属製触媒担体の製造方法にあっては、ハニカム体形成工程と遊嵌工程との間に、ハニカム体の最外周部に溝部を形成する溝部形成工程を設けたので、絞り込み工程でハニカム体を遊嵌した状態の外筒を、この外側から内側に向けてハニカム体および外筒に圧力を同時に加えてこれらを絞り込む際、ハニカム体の外縁部分を、より容易かつ均一に塑性変形させて外筒に密着させるようにすることができる。

請求項３に記載の本発明の金属製触媒担体の製造方法にあっては、溝部の溝がハニカム体の中心軸に平行となるようにしたので、絞り込み工程での溝部の圧縮変形をスムーズに行うことができる。

本発明の実施例１の金属製触媒担体の製造方法におけるハニカム体形成工程を説明する図である。ハニカム体形成工程で形成し終えた状態のハニカム体を示す斜視図である。ハニカム体の最外周に溝部を形成する直前の状態を示す溝部形成工程を説明する図である。ハニカム体の最外周に溝部を形成し終えた状態を示す溝部形成工程を説明する図である。溝部形成工程で溝部を形成し終えたハニカム体を示す斜視図である。ハニカム体を遊嵌した外筒をこの外側から内側に締め付ける絞り込み工程を説明する図である。実施例１の金属製触媒担体の製造方法で製造した金属製触媒担体の断面側面図である。実施例１の金属製触媒担体の製造方法で製造した金属製触媒担体の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

まず、実施例１の金属製触媒担体の製造方法の全体構成を説明する。
この実施例１の金属製触媒担体の製造方法では、まず、図１に示すように、触媒を担持した平板状あるいは小波状の金属箔1aおよび波状の金属箔1bと、図６、図８に示すような外筒4と、を準備する。この工程が準備工程である。

次いで、ハニカム体形成工程に移る。この工程では、図１に示すように、長尺の平板状あるいは小波状の金属箔1aと長尺の波状の金属箔1bとを、平板状（あるいは小波状でもよい）の金属箔1aが外側にくるように重ね合わせて、これらの一端（始端部）に巻軸６を止着した後、これらの両金属箔1a、1bを重ね合わせて多重巻きすることでロール状に形成する。
その後、これら多重巻した両金属箔1a、1bは、スポット溶接等で固定して、図２に示すハニカム体1を形成する。
なお、このハニカム体形成工程では、たとえば特開２００６−２３９５８０号公報に記載のものと同様の加工装置を用いる。

次いで、ハニカム体1を、この外周にセレーション部（溝部）を形成すべく、図３に示すセレーション加工装置２に移動して図外の載置台に載置し、溝部形成工程に入る。
すなわち、同図に示すように、セレーション加工装置２は、複数(本実施例では４個)の割型2A〜2Dと、これらの割型2A〜2Dにそれぞれ対応したピストン・ロッド3A〜3Dを有する図外のエア・シリンダと、を備えている。
これら割型2A〜2Dは、図４に示すように、載置されたハニカム体1の軸中心に向けて移動し、組み合わさった状態で、円形の孔が形成され、これらの孔部分の内周面には、ハニカム体１の外周面にこの中心軸と平行に複数のセレーション突起を有するセレーション部11を形成するためセレーション形成用突起部21〜24を設けている。
４個のエア・シリンダは、これらのピストン・ロッド3A〜3Dの先端部分を割型2A〜2Dにそれぞれ連結し、図３中に矢印で示すように半径方向へ伸縮することで、割型2A〜2Dを半径方向に移動させるようにしてある。

図３は、割型2A〜2Dが半径方向外側に移動させて状態で、ハニカム体１を割型2A〜2Dの孔部分内に位置させた状態である。
この状態から、エア・シリンダを作動させてピストン・ロッド3A〜3Dを半径方向内側へ延ばして行くと、割型2A〜2Dの内周面のセレーション形成用突起部21〜24がハニカム体１の外周面に接触するが、セレーション形成用突起部21〜24はさらに半径方向内側へ進んで、図４に示すように割型2A〜2Dの割面（側面）同士が接触して、その位置で割型2A〜2Dは停止する。

このとき、セレーション形成用突起部21〜24は、ハニカム体１の外周面に当たってこれを半径方向内側に押し込み永久変形させる。このようにしてハニカム体１には、図５に示すようにその外周面にその中心軸に平行な複数の溝痕（セレーション痕）を有するセレーション部１が形成されることになる。
その後、エア・シリンダを作動させてピストン・ロッド3A〜3Dを半径方向外側へ引き込み、割型2A〜2Dをハニカム体１から半径方向外側へ遠ざける。
したがって、ハニカム体１は、割型2A〜2Dから自由になるので、載置台から取り出して、次の遊嵌工程へと進む。

遊嵌工程では、ハニカム体１の外径よりわずかに大きい内径を有し、ハニカム体１の軸方向寸法より若干長い軸方向寸法を有する外筒4を、あらかじめ用意してあるので、図６に示すように、この外筒4の貫通孔内部にハニカム体１を挿入する。
なお、この図５〜図８において、セレーション部11は内容を理解し易くするため、セレーション数を減らして高さ等を実際より大きく誇張して描いてある。

続いて、外筒４に遊嵌したハニカム体１は、絞り込み装置5の図外の載置台に載置して絞り込み工程へ進む。
絞り込み装置5は、円筒を複数（実施例では４個）に分割した割型5A〜5Dを図外のエア・シリンダのピストン・ロッドに接続し、ピストン・ロッドをハニカム体１の中心軸に向かう半径方向に伸縮させることが可能に構成してある。
割型5A〜5Dを半径方向内側に移動させると、外筒4をこの半径方向外側から内側へ向けて圧縮し、割型5A〜5Dを半径方向外側に移動させると、外筒4から遠ざかる。

図６に示すように、割型5A〜5D間の内側の隙間にハニカム体1を遊嵌した外筒4を配置した後、割型5A〜5Dを半径方向内側へ移動させて外筒4を半径方向内側へ圧縮して絞り込む。
そうすると、外筒4が半径方向内側へ加締められてハニカム体１の外周面のセレーション部に当接し、これを半径方向内側へ変形させて行く。この変形にあっては、ハニカム体１の外周面にセレーション部11が形成されているので、このセレーション突起が半径方向内側に、また同時に隣合うセレーション間の溝部を周方向に狭めるように周方向に、変形して行く。
したがって、セレーション部11の変形は、従来技術のように軸方向への押しつけ力が作用することもないので、容易かつ均一に変形させることができる。そして、この場合、外筒4の内面にハニカム体1の外周のセレーション部11が密着して固定され、図７、図８のような金属製触媒担体11が得られる。

この絞り込み工程の後、絞り込み装置5から金属製触媒担体11を取り出し、ろう付け工程等へ回し、そこで外筒4とハニカム体1とをろう付け等で強固に固着して一体化する。

次に、実施例１の金属製触媒担体の製造方法の効果につき、説明する。
実施例１の金属製触媒担体の製造方法では、ハニカム体1を外筒4に遊嵌した後に、外筒4の外周をこの半径方向外側から内側へ向けて絞り込むようにしたので、ハニカム体１には従来技術のように軸方向の押し力等が作用することがなくなり、その結果、ハニカム体1をより均一に半径方向へ変形させて容易に外筒4内に密着固定することができる。
この場合、触媒層の破損といった不具合も抑止できる。

また、上記遊嵌工程の前に、ハニカム体1の外周面に溝部を形成するようにしたので、外筒4およびハニカム体1を半径方向内側へ絞り込む際、ハニカム体1の外周部分が溝部を狭めるように変形させることができ、この結果、さらに均一かつ容易にハニカム体1を外筒4内に密着固定させた状態で収納できる。

また、溝部を、ハニカム体1の中心軸と平行な方向に形成したので、上記絞り込み工程にあって、ハニカム体1の外周面のセレーション突起が、その周方向に広がって隣合うセレーション溝を狭めるように変形するので、さらに均一かつ容易にハニカム体1を外筒4内に密着固定させた状態で収納できる。

以上、本発明を上記各実施例に基づき説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更等があった場合でも、本発明に含まれる。

たとえば、割型2A〜2D、5A〜5Dの割る個数は適宜決定することができる。

また、溝部の形状、寸法、配置等は、使用目的・条件等に応じて適宜設定することができる。
また、溝成形工程は、必ずしも必要ではなく、省略するようにしてもよい。

1 ハニカム体
1a 平板状の金属箔
1b 波状の金属泊
11 セレーション部（溝部）
2 セレーション加工装置
2A〜2D 割型
3A〜3D ピストン・ロッド
4 外筒
5 絞り込み装置
5A〜5D 割型
6 巻軸
7 金属製触媒担体

Claims

波状の金属箔、平板状あるいは小波状の金属箔、および外筒をそれぞれ用意する準備工程と、
前記波状の金属箔および前記平板状あるいは小波状の金属箔を重ねた状態で多重巻してロール状のハニカム体を形成するハニカム体形成工程と、
前記ハニカム体の外径より大きい内径を有する外筒に前記ハニカム体を遊嵌する遊嵌工程と、
前記ハニカム体を遊嵌した状態の外筒を、この外側から内側に向けて前記ハニカム体および前記外筒に圧力を同時に加えてこれらを絞り込むことで、前記ハニカム体の外縁部分を塑性変形させて外筒に密着させるようにする絞り込み工程と、
を備えたことを特徴とする金属製触媒担体の製造方法。
請求項１に記載の金属製触媒担体の製造方法において、
前記ハニカム体形成工程と前記遊嵌工程との間に、前記ハニカム体の最外周部に溝部を形成する溝部形成工程を備えた、
ことを特徴とする金属製触媒担体の製造方法。
請求項２に記載の金属製触媒担体の製造方法において、
前記溝部は、この溝が前記ハニカム体の中心軸に平行である
ことを特徴とする金属製触媒担体の製造方法。